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TECH M

해양·지상·공중 3차원 교통기술 개발 시급

2016-10-31문영준 한국교통연구원 교통기술연구소장

엘론 머스크 테슬라자동차 CEO가  2013년 제안한 하이퍼루프 승객 수송 캡슐의  콘셉트 디자인 렌더링

(엘론 머스크 테슬라자동차 CEO가 2013년 제안한 하이퍼루프 승객 수송 캡슐의 콘셉트 디자인 렌더링)

[KEY POINT]
최근 교통서비스는 통합 모빌리티 시스템으로 진화하고 있다. 도로와 차량, 이용자 간 연결성을 유지하면서 다양한 교통수단과 연계한 환승서비스까지 지원하는 개념으로 확장되고 있는 것이다. 특히 스마트 시티에서는 통합 모빌리티에 다양한 자율주행 기술을 적용한 스마트 모빌리티 도시 인프라 구축이 필요하다.
여기에 ICT가 연결되면 기존 대중교통과 개인교통 수단을 통합해 출발지에서 목적지까지 막힘없이 편리하게 이동할 수 있게 되는 것이다. 미래의 도시는 지상과 지하를 포괄하는 입체적 압축도시가 될 것이다. 이 경우 자기장 케이블카처럼 3차원 공간이동을 지원하는 새로운 교통수단과 인프라가 등장할 전망이다. 장거리 고속수송에 진공튜브 형태의 캡슐형 수송수단인 하이퍼루프가 등장한 것이 좋은 예다.
미래 교통은 지상, 공중, 해양을 3차원으로 연결하게 되고 초정밀 기반의 인공지능 소프트웨어로 제어될 것이다. 이를 위해서는 차량, 도로체계, 교통연계 환승시설, 이용자를 대상으로 3차원 기반의 통합 모빌리티 시스템을 구축해야 한다.
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최근 글로벌 기후변화 대응과 고령화 사회 진입, 공유경제의 확산, 자율주행자동차 도입 등 급변하는 사회·경제·과학적 이슈에 따라 교통부문은 도시 공간 구조의 변화, 차량 배기가스 저감, 정보통신기술(ICT)과의 융·복합 등 교통시스템의 전반적인 통합 차원에서 새로운 패러다임을 추구하는 방향으로 빠르게 진화되고 있다.

특히 미래 스마트 시티 개념에 에너지, 환경, 재난, 교통 등 미래 도시민을 위한 지속가능한 모델이 기본적으로 적용되고 있어 도시생활 패턴 변화에 따른 새로운 교통수단 및 교통 인프라와 교통 환경을 종합적으로 해결하는 신교통 모델을 제시하는 것이 필요한 시점이다.

지난 20여 년간 구축돼 운영돼 온 지능형교통체계(ITS, Intelligent Transport Systems)는 전통적인 교통시스템에 ICT가 융합되면서 도시민에게 유용한 교통정보를 제공해 교통 혼잡과 교통사고를 줄이는 효과를 얻었고, 관련 교통산업을 육성해 왔다.

또 최근 5년간 급속도로 확산된 스마트폰 기반의 모바일-ICT 및 차량-ICT 융합 네트워크는 수시로 변화하는 복잡한 도시 네트워크 상의 도로 및 교통 상황 등 다양한 상황에 실시간으로 대응하는 이용자 중심의 맞춤형 서비스를 제공하면서 새로운 산업을 창출하고 있다.

스마트 시티는 ICT 기반 차량-모바일의 융합 서비스가 기본적으로 도로 네트워크 인프라와 무선통신시스템(V2V, V2I, V2N)으로 연결되기 때문에 차량과 교통시설, 그리고 이용자가 상호 초연결성을 유지하는 교통연계체계 확보가 가능하게 된다. 또 스마트 시티 내의 대형 공항, 철도역, 버스터미널 등 복합 환승시설에서는 스마트폰을 통한 실내측위를 통해 다양한 환승연계 서비스 제공도 가능하다.

도시 문제 열쇠 통합 모빌리티
이를 기반으로 교통연계 및 환승 서비스는 기존 대중교통수단에 최초 출발지 연결(First Mile)과 최종 목적지 연결(Last Mile)에 초소형 자동차(Micro Mobility)를 적용하는 개념으로 확장돼 통합 모빌리티(Mobility Integration) 서비스로 진화하고 있다. 통합 모빌리티 서비스는 미국, 유럽, 일본 등 선진국에서 급증하는 도시 문제를 풀 수 있는 해법으로 평가되면서 스마트 시티를 위한 새로운 서비스 기술 개발 및 실증 경쟁이 시작됐다.

초대형·초고층빌딩(Skyscrapers) 및 복합적인 교통시설 인프라를 갖춰야하는 스마트 시티에서는 통합 모빌리티 개념에 다양한 자율주행기술을 적용한 스마트 모빌리티(Smart Mobility) 도시 인프라 구축이 필요하다. 여기에 ICT가 연결되면 기존 대중교통과 개인교통수단을 통합해 출발지에서 목적지까지 막힘없이 편리하고 쾌적하게 이동할 수 있는 이용자 중심의 맞춤형 초연결성 복합이동 서비스의 적용이 가능해진다.

그러면 20~30년 후 미래의 도시에는 어떤 교통모델이 구현될까? 미래의 도시는 초고층 빌딩뿐만 아니라 지하와 지상공간을 포괄하는 입체적 압축도시의 형태로 발전할 가능성이 다분하다. 따라서 복잡한 도시 구조 변화에 맞춘 수직·수평 기반의 3차원 공간 교통 네트워크 구상이 필요하다.

현재의 수평적인 교통체계가 지하, 지상, 공중의 입체화된 도로 인프라 기반의 교통 네트워크로 발전하고, 다차원 집약형 시설 구조 하에서 초고층 빌딩 간 효율적인 공간 이동이 가능토록 수직·수평 수송체계가 복합적으로 구성된다.

초고층 빌딩에서 수직 이동수단으로 이용돼온 여러 형태의 엘리베이터, 에스컬레이터, 컨베이어 등은 수직 및 수평 3차원 공간이동이 가능하도록 자유도(Degree of Freedom)를 확장한 개념의 이동성이 보장되는 자기장 케이블카와 같은 새로운 교통수단과 교통 인프라로 변화할 것이다.

최근 기존의 항공수송을 중심으로 하는 장거리 고속수송에 진공 튜브 형태의 신개념 교량 및 터널을 통한 캡슐형 수송수단인 하이퍼루프(Hyperloop) 개념이 제시돼 전 세계적인 관심을 끌고 있음을 주목할 필요가 여기에 있다.

3차원 교통체계, 인공지능으로 제어
미래 도시에서 지상, 공중, 해양을 3차원으로 연결하는 수송·교통체계는 초정밀 기반 인공지능 소프트웨어로 운영 제어될 것이다. 이를 위해 기존 2차원 평면 교통 네트워크를 3차원 공간 교통 네트워크로 진화시켜 차량, 도로체계, 교통연계 환승시설, 이용자를 대상으로 3차원 기반의 통합 모빌리티 시스템을 구축하고 서비스를 제공해야 한다.

지금이 우리에게는 기회다. 3차원 공간을 지배하는 기술개발 및 산업화를 선도하게 되면 우리는 미래 도시의 교통부문에서 더 이상 패스트 팔로어(Fast Follower)가 아닌 창조자(Creator) 역할을 할 수 있을 것이다. 기술개발의 타당성을 보이기 위해 현 시점에서 미래도시의 3차원 교통 네트워크가 어떤 편익을 가져다 줄 수 있고, 어떤 문제가 예상되는지에 대한 연구와 논의가 활발히 진행돼야 한다.

물론 3차원 교통 네트워크는 교통 네트워크의 확장으로 인한 용량의 증대, 통행시간 절감, 이동 편의성의 증대와 같은 편익을 줄 것으로 예상되지만, 안전성, 효율성 및 타당성, 환경적 지속가능성 측면에서는 여러 가지 부정적인 문제도 나타날 수 있기 때문이다.

지금부터 준비하면 미래 스마트 도시의 교통체계는 대한민국이 선도할 수 있다.

<본 기사는 테크M 제42호(2016년10월) 기사입니다>